風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱油溫高原因分析及處理

王偉偉

摘要：風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)換形式，是清潔的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電不依賴礦物能源，無環(huán)境污染，沒有燃料價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)電成本穩(wěn)定，且蘊(yùn)藏巨大，分布廣泛。近來來，風(fēng)電裝機(jī)容量快速發(fā)展，為企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但也面臨了一些設(shè)備問題，比如，風(fēng)機(jī)齒輪箱過溫問題在多種機(jī)型上都有出現(xiàn)，在某些機(jī)組上更為突出，相關(guān)人員一直未能找到有效的解決方案，因此，找出一種經(jīng)濟(jì)，實(shí)用的改造方案勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;齒輪箱;油溫;原因;處理

引言 本文通過論述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱油溫高的原因以及存在的風(fēng)險(xiǎn)危害，結(jié)合齒輪油散熱系統(tǒng)工作原理，提出了相應(yīng)的解決方案與措施。風(fēng)電場根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的處理方案，可有效降低齒輪箱油溫，避免齒輪油超溫停機(jī)，延長齒輪箱整體使用壽命。

一.齒輪箱過溫的原因

1.出現(xiàn)齒輪箱油溫過高的風(fēng)機(jī)機(jī)型，其齒輪箱潤滑油散熱所用的散熱器都采用了油（風(fēng)）冷卻器，它是以空氣作為熱交換介質(zhì)進(jìn)行散熱的，油的降溫過程是通過冷卻器散熱片的油通道和風(fēng)通道熱量置換完成的散熱片和通風(fēng)量直接影響散熱效率。由于業(yè)主所處的地理環(huán)境情況，風(fēng)電場附近的大量柳樹，楊樹，每年春天飄飛的柳絮，楊絮和塵土可能附著在齒輪箱散熱片上，這種現(xiàn)象比較常見，容易造成齒輪箱散熱效率下降。另外，如散熱片有漏油或滲油現(xiàn)象出現(xiàn)，灰塵，毛絮會(huì)快速粘附堵塞散熱片，且很難清洗掉，降低散熱效率。

2.設(shè)計(jì)使用環(huán)境與實(shí)際使用環(huán)境有差異

在歐洲的大部分機(jī)型設(shè)計(jì)中，空氣溫度按40度設(shè)計(jì)，超過則降功率運(yùn)行或停機(jī)。但在國內(nèi)，夏季高溫天氣風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行中，由于機(jī)艙內(nèi)設(shè)備散熱以及日照輻射等因素，導(dǎo)致機(jī)艙的溫度可高達(dá)50度以上，而冷卻器又是從機(jī)艙內(nèi)吸風(fēng)，導(dǎo)致油溫與空氣溫度差減小，而冷卻器的冷卻功率變大，因此機(jī)艙的溫度越高，造成冷卻功率減小。

3.溫控閥失效因素

溫控閥失效引起部分流量不經(jīng)過散熱器而直接回到齒輪箱，則必然導(dǎo)致油溫高。溫控閥損壞是一個(gè)不確定因素，應(yīng)進(jìn)行專業(yè)判斷或進(jìn)行更換判斷，發(fā)現(xiàn)是此故障引起的齒輪箱過溫，及時(shí)維修。

二.散熱改造方案及分析

1.日常維護(hù)方法

應(yīng)定期進(jìn)行油品檢查檢測，如有關(guān)參數(shù)超標(biāo)，應(yīng)對(duì)油品進(jìn)行過濾或換油。油品質(zhì)量下降會(huì)使齒輪磨損加快，影響齒輪箱效率，當(dāng)齒輪箱效率下降后，換油只能緩解齒輪箱過溫，但不能根治，應(yīng)考慮其它改造方案。

2.設(shè)計(jì)更換大功率冷卻器 要解決齒輪箱效率降低等因素造成的過溫問題，須提高潤滑系統(tǒng)的換熱能力，因此必須增加系統(tǒng)中風(fēng)（油）冷卻器的當(dāng)量冷卻功率，在不改變?cè)杏吐芳帮L(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下，設(shè)計(jì)更換更大功率的冷卻器是一種可行的方案。

3.改進(jìn)散熱器參數(shù)和控制策略 通過調(diào)查后重新修訂了齒輪箱油溫相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，并針對(duì)溫度報(bào)警和故障進(jìn)行重新優(yōu)化，增加變頻器及其軟件控制策略，實(shí)現(xiàn)了機(jī)艙內(nèi)溫度的控制，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)散熱器的功能可以恢復(fù)，并可避免柳絮，灰塵等對(duì)散熱器造成的再次污染，風(fēng)機(jī)可在較高環(huán)境溫度情況下仍可以滿負(fù)荷運(yùn)行，改變相關(guān)部件的工作過程。

4.加裝前置濾網(wǎng)

在散熱片的下方加裝前置濾網(wǎng)，防止柳絮，楊絮，灰塵堵塞散熱片。在一定程度上緩解了飛絮的沖入，但濾網(wǎng)密度的選擇很重要，如果選擇不當(dāng)，很可能改變靜壓差，降低通風(fēng)量，濾網(wǎng)需定期清洗或更換。這個(gè)方案同樣無法解決齒輪箱效率下降散熱量不足的問題，可以作為其他方案的補(bǔ)充措施。

5.加裝散熱器獨(dú)立冷卻風(fēng)道 在機(jī)艙內(nèi)部增設(shè)獨(dú)立油冷卻風(fēng)道，使油冷散熱器的冷卻介質(zhì)由機(jī)艙內(nèi)部空氣變?yōu)闄C(jī)艙外部空氣，冷卻介質(zhì)溫度降低有利于提高散熱器的散熱效果，避免齒輪箱散發(fā)的油氣散熱板造成污染，保證散熱器的清潔，同時(shí)確保油冷卻散熱器的散熱能力。由于機(jī)艙內(nèi)熱輻射，太陽照射等因素，無法形成通流，即便解決了齒輪箱的問題，也因此千萬機(jī)艙溫度過高，進(jìn)而引起控制柜等溫度過高等此生問題，需在機(jī)艙加裝軸流風(fēng)機(jī)，這對(duì)機(jī)艙整體結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性影響較大，同時(shí)要考慮軸流風(fēng)機(jī)位置安裝的可行性。

6.優(yōu)化升級(jí)散熱片

為提高通風(fēng)效率，縮小散熱器的面積，設(shè)計(jì)時(shí)散熱器采用了帶翹翅的冷卻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在提升散熱能力的同時(shí)，不可避免的造成了柳絮等雜質(zhì)容易附在散熱片上，導(dǎo)致散熱片堵塞。更換新型散熱板，只替換原有散熱板，散熱能力比原散熱板要強(qiáng)，且柳絮，楊絮不易掛在散熱板縫隙中。

結(jié)束語：油溫過高容易引起潤滑油化學(xué)性能降低，容易造成齒面損傷和損壞，影響風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。因此，當(dāng)遇到齒輪箱油溫異常時(shí)，因分析原因，采取有效措施排除其故障，保證設(shè)備穩(wěn)定可靠運(yùn)行。以改善齒輪箱散熱效果為目的，本文作者結(jié)合齒輪油散熱系統(tǒng)的工作原理，提出了多種改造方案，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性與實(shí)效性的對(duì)比與分析。風(fēng)電場根據(jù)自身設(shè)備情況選用合適的改造方案，可有效降低齒輪箱的油溫，避免齒輪油超溫停機(jī)，延長齒輪箱整體使用壽命。風(fēng)電發(fā)電機(jī)組是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，造成齒輪箱油溫過高的因素較多，本文主要探討了發(fā)生超溫后如何有效散熱的問題，但未曾有研究造成齒輪箱油溫箱的內(nèi)部本質(zhì)原因，比如齒輪箱摩擦較大，傳動(dòng)效率降低，在后續(xù)工作中我們將不斷的進(jìn)行深入研究這方面的問題。

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（作者單位：大唐靈寶風(fēng)機(jī)發(fā)電有限責(zé)任公司）